Tecnica automobilistica: Sospensione Oleopneumatica RV [Video]

Dopo lunghi anni di studi e severi test, finalizzati alla ricerca e messa a punto di un nuovo sistema di sospensione in grado di dare soluzione alle note carenze e limiti tecnici funzionali e operativi propri dei diversi sistemi di sospensione in uso, oggi tale obbiettivo sarebbe stato raggiunto con successo con la nuova Sospensione Oleopneumatica RV L’ideatore è Rodolfo Viano, tecnico meccanico ligure, attento conoscitore della storia evolutiva dei processi intervenuti nel tempo nel settore delle sospensioni, dai quali ha tratto ispirazione a supporto delle sue intuizioni mirate alla ricerca di un nuovo e più avanzato ed efficiente sistema. Il suo lungo, faticoso ed impegnativo percorso verso la strada della ricerca, innovazione e sviluppo tecnologico, oggi viene premiato con la realizzazione della RV. Questa innovazione sostituisce la molla, la balestra e la barra di torsione.

Sospensione oleopneumatica RV, soluzioni innovative

I principi e le soluzioni innovative di sistema che ne caratterizzano il funzionamento, connessi alle componenti strutturali che la compongono, assemblate in un unico corpo, consentono alla RV di raggiungere prestazioni ineguagliabili, altamente performanti. Essa si pone al vertice nella scala dell’evoluzione tecnologica, tale da essere accreditata da alcuni esperti del settore altamente qualificati, tra i quali l’ingegner Giuseppe Ferrari, della massima affidabilità operativa oggi raggiungibile in termini di sicurezza, stabilità, confort, portata e durata nel tempo.

Rigorose verifiche e collaudi effettuati con prototipi RV adattati e montati su diverse tipologie di automezzi sia leggeri che molto pesanti, testati per anni su lunghi percorsi stradali (per circa 800.000 chilometri) e terreni dissestati ed impervi, in condizione climatiche avverse, hanno via via trovato conforto e rispondenza le intuizioni del Viano motivandone la ricerca. Prove e collaudi che hanno trovato ulteriore significativa conferma nell’esperienza direttamente vissuta anni orsono dallo stesso Viano partecipando in competizioni sportive in Formula Challenge con autovetture di ripiego sulle quali, installate le sospensioni RV (allora ancora in fase di sperimentazione), sono risultate più volte vincenti.

Ciò nonostante, ricorda il Viano: “Mentre procedevo con non pochi oneri e fatica a testare e perfezionare la messa a punto della RV, per un verso da parte di alcuni tecnici del settore registravo indifferenza se non addirittura incomprensibile malcelato fastidio dettato da evidente pregiudizio, alimentato da palese miopia culturale e scientifica, atteggiamento che per molto tempo ha messo a dura prova la mia determinata convinzione di poter realizzare un nuovo, originale e vincente sistema di sospensione. D’altra parte invece alcuni altri operatori del settore, con arguta percezione, avendo colto il potenziale della RV, non si sono astenuti dal tentativo di carpirne la tecnologia e i principi di funzionamento; tentativi peraltro falliti in quanto il know how della RV è sempre stato mantenuto, e lo è a tutt’oggi, rigorosamente riservato“.

Prestazioni ineguagliabili

Posto che la tecnologia su cui poggiano gli schemi tradizionali della cultura costruttiva dei vari sistemi di sospensione oggi in uso sul mercato non rientrerebbe (se non addirittura esserne fondamentalmente estranea) nel processo di evoluzione tecnologica intervenuto nel settore con la realizzazione della RV, al fine di una narrazione il più possibile esaustiva si ritiene utile di seguito riportare la scheda e i grafici rilasciatici dal Viano. In sintesi essi evidenziano le profonde innovazioni tecniche strutturali che, associate ad originali principi di funzionamento, caratterizzano la sospensione oleopneumatica di sua ideazione.

Egli tiene a precisare che “Non sono incline a vanterie, né tanto meno voglio attribuirmi meriti di qualsiasi natura e scopo che non mi appartengono. Ma attraverso studi ed impegnative ricerche, prototipi via via perfezionati nel tempo e sottoposti ad innumerevoli collaudi, si è raggiunto uno strumento di ineguagliabili prestazioni. Esse mi consentono di affermare, senza possibilità di smentita, che allo stato, la Sospensione Oleopneumatica R.V. non solo non ha eguali in nessun altro sistema di sospensione oggi sul mercato, ma che altresì dichiaro la mia disponibilità a tutto campo con quanti sono seriamente interessati alla RV a darne dimostrazione con onere di prova, con modalità e condizioni da concordarsi e valutazioni da definirsi“.

Sospensione oleopneumatica, tecnologia costruttiva

In sintesi, le caratteristiche principali della Sospensione Oleopneumatica RV:

• a) sostituisce in toto la sospensione tradizionale;
• b) la sospensione RV è realizzata in due versioni: 1) con accumulatori a pistone separati; 2) con accumulatori a pistone incorporati nel cilindro stesso (il che ne permette la massima compattezza);
• c) per quanto attiene alla “portata”, elimina i soffioni, la molla, la barra di torsione e la balestra;
• d) in ordine allo “smorzamento delle oscillazioni”, elimina gli ammortizzatori idraulici e la barra stabilizzatrice;
• e) la RV è dotata di due accumulatori ad azoto a pistone separati, uno per la “portata” e l’altro per lo “smorzamento delle oscillazioni, rollio e beccheggio;
• f) nessuna perdita di azoto anche nel tempo;
• g) “assetto”: garantisce performance ineguagliabili, regolando lo stesso, senza rimuovere la sospensione, operando manualmente sulle valvoline dell’azoto e dell’olio ottenendo, e in tal modo garantendo, la massima aderenza del mezzo, scaricando a terra tutta la potenza del veicolo;
• h) la RV può essere montata sia verticalmente che inclinata o con lo stelo rivolto verso il basso. Può operare in qualsiasi condizioni di terreno e clima, con temperature di +250° C° e -54 C° dinamico.
• i) la RV oltre alle autovetture da competizione e di uso civile, investe una vasta gamma di applicazioni quali ad esempio autocarri, autoblindo, fuoristrada, gru, ruspe su gomma, trattori agricoli, treni, etc.

Prestazioni Sospensione Oleopneumatica RV

Introduciamo qui un termine che ritroveremo più avanti: la “manina”. Cos’è? E’ il principio della Sospensione Oleopneumatica RV, cioè l’effetto del secondo accumulatore a pistone incorporato nel cilindro stesso. Ora approfondiamo il funzionamento della RV con alcuni grafici e schemi. Quando l’auto percorre una curva viene spinta verso l’esterno della forza centrifuga (Fc) che dipende dalla massa della vettura, dalla velocità e dal raggio della curva.

L’auto resta in strada, almeno fino a un certo punto, per effetto dell’attrito degli pneumatici; lo sforzo è maggiore sulla ruota esterna (Re) che sulla ruota interna (Ri) per effetto del trasferimento di peso in curva: per effetto della forza centrifuga infatti il peso che si scarica sulla ruota interna è minore di quello che si scarica sulla ruota esterna.

La Sospensione Oleopneumatica RV e i due accumulatori a pistone incorporati nel cilindro stesso si comportano meglio della molla elicoidale, anche dal punto di vista della dinamica in curva.

L’interazione tra le forze

Le tre immagini qui sopra, che chiamiamo “figura 1”, ci aiutano ad illustrare il passo seguente. Dobbiamo ritornare alle pressioni (che poi sono forze distribuite). Sul cilindro agiscono: il peso sulla ruota, che fa rientrare lo stelo; la forza dell’accumulatore (A) che fa uscire lo stelo (fa da ammortizzatore); la forza dell’accumulatore (B) che fa rientrare lo stelo (si comporta come il peso). Ora, siccome Fa ed Fb sono opposte, in ogni istante sul nostro cilindro agirà una forza totale che è pari alla differenza tra Fa ed Fb (oltre che al peso).

Ora guardiamo qui sotto la “figura 2”. Se proviamo a fare questa differenza, ecco la sorpresa: ad un certo punto, dopo che Fa ed Fb si incontrano, la curva Fa – Fb cambia segno. Diventa una forza non più diretta come Fa, che fa uscire lo stelo, ma diretta come Fb, quindi fa rientrare lo stelo. Più semplicemente, si possono anche confrontare tra loro Fa ed Fb: si vedrà come ad un certo punto la curva Fb vada sopra la curva Fa.

Quindi: 1) finchè Fa > Fb, la forza della sospensione complessivamente si oppone al peso e fa da ammortizzatore; 2) quando Fa < Fb, la forza della sospensione complessivamente agisce come un peso. Come detto, il principio della R.V. fa sì che il secondo accumulatore a pistone sia naturalmente come “un peso supplementare”.

La barra antirollio diventa superflua

Allora cosa succede ai nostri cilindri? Come visto nella figura 1, la ruota interna ha il cilindro vicino al (Pmi), la ruota esterna invece vicino al (Pms). Osserviamo la foto qui sopra, che chiamiamo “figura 3”: la ruota esterna reagirà all’aumento del peso con una forza della sospensione (Fre); ovviamente osservando la foto vanno ignorate le posizioni relative tra molla elicoidale e accumulatori, perché sono solo curve indicative. In linea di principio molla elicoidale ed accumulatori si comportano nello stesso modo (reagiscono ad un peso); ma la ruota interna no! Qui, la molla elicoidale fornisce una forza, magari anche piccola, ma comunque si comporta come (Fre): lavora per fare uscire lo stelo, quindi solleva la vettura all’interno.

Invece la Sospensione Oleopneumatica RV con i due accumulatori a pistone genera in risposta al peso una forza (Fri)-accumulatori che ha segno opposto rispetto a (Fri)-molla elicoidale, perché è dall’altra parte dell’asse; quindi lavora come il peso per fare rientrare lo stelo e questo raddrizza la vettura. Ecco la manina a cui abbiamo accennato in alto! Da qui si capisce perché con la Sospensione Oleopneumatica RV, che incorpora i due accumulatori nel cilindro stesso, la barra antirollio non serve a niente. La funzione della barra antirollio o barra stabilizzatrice la fanno i due accumulatori a pistone attraverso questo meccanismo di compensazione delle pressioni.

Conclusione: la sospensione (passiva) è in generale composta da un ammortizzatore (molla) e uno smorzatore viscoso (detto anche dissipatore) in parallelo. L’ammortizzatore assorbe lo spostamento indotto alla ruota attraverso l’asperità del suolo, mentre il dissipatore smorza il moto conseguente trasformandolo in attrito. E se c’è attrito c’è sicuramente dissipazione di energia e quindi produzione di calore.

Il moto conseguente

E’ quello che nasce per effetto dell’ammortizzazione. Quando si lascia andare una molla dopo averla compressa, questa rilascia in un istante tutta la sua energia; applicando questo fenomeno alla sospensione, ecco che se non lo si smorza la macchina salta come un grillo e addio comfort e sicurezza. Allora si mette lo smorzatore per rallentare il rilascio dell’energia della molla (che per essere dissipata deve essere trasformata in altro: in tale caso in calore). Tale fatto è tanto più vero quanto più la molla è rigida; più essa è rigida, minore è il rollio, ma si sviluppa anche una maggiore forza interna. Ciò accade, ad esempio, se si provano a comprimere della stessa lunghezza una molla rigida e una molla morbida; inoltre è tutta da ammortizzare.

Due parole sulla forza interna. Nel caso di sospensione passiva, le forze interne sono quelle della molla e dello smorzatore, e in generale lavorano solo per smorzare l’urto dato dall’asperità della strada. Le forze interne sono le forze dei due accumulatori a pistone, che sono opposte e quindi agiscono di fatto ammortizzando il movimento in entrambe le direzioni (stelo che esce o stelo che rientra); ma soprattutto in ogni punto della corsa agiscono entrambe sul cilindro (come evidenziato nel grafico di cui sopra e quindi in qualche misura sostengono sempre la ruota, qualunque sia il punto in cui il cilindro si trova. E per questa stessa ragione fanno a meno sia dello smorzatore che della barra antirollio senza necessità di rallentare niente: Con l’effetto RV, si ha sempre una forza che si oppone al moto, (vedi “manina”) in tutte le condizioni.

Applicazione pratica: mezzo cingolato

Nel video in alto potete osservare il funzionamento della sospensione oleopneumatica RV applicata ad un mezzo cingolato. Riassumiamo i vantaggi, sottolineando che ai fini del collaudo il carro è stato volutamente zavorrato di 30 quintali; la sospensione RV è stata installata solo sulle quattro ruote posteriori. Non è stata registrata alcuna anomalia di funzionamento o prestazione.
E’ stato studiato e messo a punto il meccanismo asse di trasmissione/rapporto di leva: la soluzione al problema dello spazio necessario ha permesso di ottenere una corsa utile di 310 mm per ruota. Oltre a conseguire risultati significativi su portata e comfort, essa ha permesso un assetto più elevato del carro, consentendogli di incidere in modo rilevante sul superamento di dossi e ostacoli anche su terreni fortemente accidentati.
E’ altrettanto importante evidenziare che il montaggio e l’eventuale smontaggio della sospensione RV non necessitano di scollegare il cingolo. L’operazione avviene all’interno del carro, assicurando la massima protezione e sicurezza per l’operatore, oltre a ridurre costi e tempi di manutenzione. Infine la sospensione RV ha una elevata resistenza all’usura, non è soggetta a surriscaldamento del cilindro, né a perdite dell’accumulatore di azoto N2.